初中物理竞赛教程(基础篇):第25讲 欧姆定律、电阻(附强化训练题及答案)
【内容简介】25.1学习提要
25.1. 1 欧姆定律
1、探究电流与电压的关系
实验证明:对同一导体,在它两端所加电压増大n倍,通过它的电流也增大n倍,U和I的比值不变。对不同导体,所加电压相同,但通过导体的电流不同。所以不同导体的U和I的比值不同,这个比值叫做这段导体的电阻,用R表示,即
2、欧姆定律
(1)内容:通过导体的电流与这段导体两端的电压成正比,与这段导体的电阻成反比。用公式表为 。
(2)使用欧姆定律时,要注意几点:①公式中的R、U、I是指同段电路的电阻、电压和电流。②该定律对金属导电、电解液导电都是适用的,但不适用气体导电。③由欧姆定律变形得到的电阻定义式 ,不能理解为导体电阻与导体两端电压成正比,与通过导体的电流成反比。电阻是导体的特性,它不随导体两端电压和导体中电流变化而变化。
3、电.阻
(1)意义:电阻是反映导体对电流阻碍作用的物理量。电阻是导体本身的性质,与U和I 无关。
(2)单位:在国际单位制中电阻的单位是欧姆,简称欧(Ω)。1Ω=1V/A。
常用单位还有千欧(kΩ)和兆欧(MΩ)。1 kΩ = 103Ω, 1 MΩ = 103 kΩ = 106 Ω。
(3)影响导体电阻大小的因素:导本的材料、长度和横截面积。温度对导体电阻也有影响。
(4)电阻定律:实验证明,同种材料、长度相同的导体,电阻的大小与^体的横截面积成反比;同种材料、横截面积相同的导体,电阻的大小与长度成正比;导体长度和横截面积都相同的不同种导体的电阻不同。
用公式表示为 ,式中的ρ叫做电阻率,ρ的单位为欧•米(Ω•m)。不同材料的电阻率不同。
25.1.2变阻器的原理和作用
通过改变接入电路的电阻丝的长度来改变电路中的电阻,进而改变电路中的电流。如图25-1(a)所示为滑动变阻器,若滑动变阻器上标有“20Ω,2A”字样,则表示此滑动变阻器允许通过的最大电流为2A,若以A、D两接线柱接人某一电路中,将滑片P滑到B端,则滑动变阻器接入该电路中的阻值为20Ω,滑动变阻器能够改变接入电路的电阻,但不能准确表示出接入电路中的电阻值。若想知道接入电路的电阻准确值,可以使用电阻箱。如图25-1(b)所示是实验室常用的旋钮式电阻箱,调节四个旋钮,能够得到0〜9 999Ω之间任意数值的电阻。还有一种是插人式的变阻箱,如图25-1(c)所示,铜塞相当于导线,拔出A、C,变阻箱电阻为7Ω。
图25 - 1
25.2 难点释疑
25.2.l 正确埋解欧姆定律
欧姆定律:导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。表达式是
理解1 因果关系:U和R是电流变化的原因,电流的变化是结果,所以只能说I随U的变化而变化,I随R的变化而变化。
理解2 变化的数量关系:R不变时,U增大到原来几倍,I也增大到原来几倍。U不变时,R增大到原来几倍,I减小到原来的几分之一。
理解3表达式I = U/R中的三个物理量必须在同一段电路且是同一时刻的值。
如图25 - 2电路中,R1=4 Ω,R2 = 2 Ω,电源电压U,R1两端电压为U1,R2两端电压为U2,U=U1=U2=6V,
图25-2
求:(1)闭合电键S、S1,断开S2,通过R1的电流I1。
I1 = U1/R1 = 6 V/4 Ω = 1.5 A
(2)闭合电键S、S2,断开S1,通过R2的电流12。
I2 = U2/R2 = 6 V/2 Ω = 3 A
26.2.2将滑动变阻器正确接人电路
如图25-3所示,滑动变阻器有ABCD四个接线柱,CD是一根金属杆相当于一根导线,AB是一根阻值一定的电阻丝,P是可自由滑动的滑片,滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的。如把CD接人电路,则接人电路的阻值为零;如把AB接人电路,则无论P怎样滑动,接人电路的阻值为一固定值。如要使它在电路中有变阻的功能,就必须把AD、AC或CB、DB接入电路,简称 “一上一下”。
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